CN105093866B - 电子照相用构件、处理盒和电子照相设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子照相用构件、处理盒和电子照相设备。本发明提供在减少离子导电剂渗出的同时有助于形成高品质电子照相图像的高导电性电子照相用构件、处理盒和电子照相设备。因此，根据本发明的电子照相用构件包括导电性芯轴和导电层，其中导电层包含由含氮芳香族杂环阳离子和能够与含氮芳香族杂环阳离子反应的化合物合成的树脂，以及阴离子；含氮芳香族杂环阳离子具有两个键合至羟基的取代基；并且键合至羟基的取代基键合至含氮芳香族杂环阳离子的含氮芳香族杂环的氮原子。
Description
技术领域
本发明涉及包括在电子照相设备内的电子照相用构件，和包括所述电子照相用构件的处理盒和电子照相设备。
背景技术
在电子照相设备(电子照相型电子照相复印机、传真机和打印机等)中，电子照相感光构件(以下，也称为“感光构件”)通过充电辊来带电，并且曝露至激光束等，从而在感光构件上形成静电潜像。然后显影容器内的调色剂用调色剂供给辊和调色剂控制构件涂布于显影辊上。然后，用显影辊将调色剂输送至待显影区域。用输送至待显影区域的调色剂，使感光构件上的静电潜像在感光构件与显影辊之间的接触部或其附近显影。随后，感光构件上的调色剂通过转印单元转印至记录纸上，并且通过加热和压力定影，同时用清洁单元去除感光构件上残留的调色剂。
在此类电子照相设备中，具有导电层的且用于显影辊或充电辊的电子照相用构件通过控制应当具有约105-109Ω的电阻。整个电子照相用构件应当具有均匀的、长期稳定的导电性。通过导电剂，例如，如炭黑等导电性颗粒或者如季铵盐等离子导电剂将预定的导电性赋予导电层。有利地，包含如炭黑等导电性颗粒等的电子导电性辊几乎不污染与所述电子导电性辊接触的其它构件。另一方面，如炭黑等导电性颗粒难以均匀地分散，并且不容易防止局部具有低电阻的部位的产生。与电子导电性辊相比，包含离子导电剂的离子导电性辊可降低归因于导电剂的不均匀分散的不均匀电阻，并且几乎不具有局部具有低电阻的部位。为此，用作显影辊的此类离子导电性辊可以使感光构件上的显影剂均匀地显影，并且用作充电辊的此类离子导电性辊可以使感光构件的表面均匀地带电。
另一方面，离子导电剂具有迁移性，因此长期使用后容易从导电层迁移从而从其表面渗出。离子导电剂经由导电层的迁移可以改变电子照相用构件的经时导电性。从导电层表面渗出的离子导电剂可能附着至与电子照相用构件接触的感光构件等的表面，从而降低电子照相图像的品质。
为了解决该问题，日本专利申请特开2011-118113公开了具有两个羟基的离子液体，使所述离子液体固定至聚氨酯树脂组合物以减少离子导电剂的渗出。
日本专利申请特开2011-32397公开了通过使含活性氢的离子液体经由氨基甲酸酯键而键合至树脂或者添加含不饱和乙烯基的离子液体的聚合产物而制备其全体的具有抗静电性的耐久性抗静电树脂。
本发明人进行了研究并发现包含具有两个羟基的离子导电剂的导电层中，离子导电剂固定至导电层，从而降低离子导电剂从导电层的渗出。然而，离子导电剂的固定可降低导电层的导电性，从而不能获得电子照相用构件所需的导电性，由此使电子照相图像的品质降低。
发明内容
本发明旨在提供在降低离子导电剂的渗出的同时有助于形成高品质电子照相图像的高导电性电子照相用构件。
此外，本发明还旨在提供可稳定地输出高品质电子照相图像的电子照相设备，以及包括在此类电子照相设备中的处理盒。
本发明人对实现所述目的已进行了广泛研究。结果，本发明人发现，在包括用具有特定结构的离子导电剂制备的导电层的电子照相用构件中，离子导电剂几乎不渗出，并且获得高导电性，由此本发明人实现了本发明。
根据本发明的一方面，提供包括导电性芯轴和导电层的电子照相用构件，其中所述导电层包含由含氮芳香族杂环阳离子和能够与含氮芳香族杂环阳离子反应的化合物合成的树脂，以及阴离子；含氮芳香族杂环阳离子具有两个键合至羟基的取代基；条件是，当含氮芳香族杂环阳离子中的含氮芳香族杂环仅具有一个氮原子时，一个取代基键合至该氮原子，且另一个取代基键合至含氮芳香族杂环的碳原子，并且当含氮芳香族杂环阳离子中的含氮芳香族杂环具有两个以上的氮原子时，取代基键合至含氮芳香族杂环中的两个氮原子。
根据本发明的另一方面，提供包括导电性芯轴和导电层的电子照相用构件，其中所述导电层包含具有由结构式(1)表示的结构的树脂和阴离子：
其中Z表示包含阳离子性含氮芳香族杂环的阳离子骨架；A1和A2各自独立地表示连接基团并且键合至Z中的阳离子性含氮芳香族杂环的氮原子；条件是，当阳离子性含氮芳香族杂环仅具有一个氮原子时，A1和A2之一键合至该氮原子，且A1和A2之另一个键合至阳离子性含氮芳香族杂环中的碳原子，并且当阳离子性含氮芳香族杂环具有两个以上的氮原子时，A1和A2键合至阳离子性含氮芳香族杂环中的两个氮原子；以及B1和B2各自独立地表示羟基中的氢原子和能够与羟基的氢原子反应的化合物反应的残基。
根据本发明的另一方面，提供处理盒，其可拆卸地安装至电子照相设备的主体，并且包括充电构件和显影剂承载构件的至少之一，其中充电构件或显影剂承载构件为所述电子照相用构件。
根据本发明的另一方面，提供电子照相设备，其包括电子照相感光构件、充电构件和显影剂承载构件，其中充电构件或显影剂承载构件为所述电子照相用构件。
本发明可提供高导电性电子照相用构件，其如果由具有特定结构的阳离子和能够与阳离子反应的化合物合成的树脂包含在导电层内，则在减少离子导电剂的渗出的同时有助于形成高品质电子照相图像。本发明还可提供可稳定地形成高品质电子照相图像的处理盒和电子照相设备。
参考附图从以下示例性实施方案的描述中，本发明的进一步特征将变得显而易见。
附图说明
图1的 A为示出根据本发明电子照相用构件的实例的概念图。
图1的 B为示出根据本发明电子照相用构件的另一实例的概念图。
图1的 C为示出根据本发明电子照相用构件的另一实例的概念图。
图2为示出根据本发明处理盒的实例的构造的示意图。
图3为示出根据本发明电子照相设备的实例的构造的示意图。
图4的 A为示出用于测量根据本发明电子照相用构件的电流值的测量设备 (其中电子照相用构件跟随其它辊旋转)的构造的示意图。
图4的 B为示出用于测量根据本发明电子照相用构件的电流值的测量设备的构造的示意图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施方案。
根据本发明的电子照相用构件包括导电性芯轴和导电层，其中导电层包含由含氮芳香族杂环阳离子和能够与含氮芳香族杂环阳离子反应的化合物合成的树脂，以及阴离子；含氮芳香族杂环阳离子具有两个键合至羟基的取代基；并且键合至羟基的取代基键合至含氮芳香族杂环阳离子的含氮芳香族杂环的氮原子。
根据本发明电子照相用构件的一个实施方案在图1的 A、图 1的 B和图 1的 C中示出。如图1的 A所示，根据本发明的电子照相用构件1可包括导电性芯轴2，和设置在其外周的弹性层3。在该情况下，弹性层3为用根据本发明的树脂制备的导电层。可选择地，弹性层3的表面可具有如图1的 B所示的表面层4。在该情况下，根据本发明的导电层可用于任何弹性层3和表面层4。
此外，如图1的 C所示，根据本发明的电子照相用构件具有依次配置的弹性层3、中间层5和表面层4的三层结构或者可具有包括多个中间层5的多层结构。在该情况下，根据本发明的导电层可用作任何弹性层3、中间层5和表面层4。
<芯轴>
芯轴2起到电子照相用构件1的电极和支承构件的作用。芯轴2由以下构成：如铝、铜合金和不锈钢等金属或合金；镀有铬或镍的铁；或者如导电性合成树脂等导电性材料。芯轴2可以为实心或者可以为中空。
<导电层>
根据本发明的电子照相用构件中，导电层包含由含氮芳香族杂环阳离子和能够与该阳离子反应的化合物合成的树脂，和阴离子。本发明中，包含于导电层中的树脂用离子导电剂来制备。离子导电剂表示用于制备包含于导电层中的树脂的材料，所述材料还未和能够与阳离子反应的化合物反应。阳离子表示包含于离子导电剂中并且由结构式(2)表示的阳离子：
其中Z表示包含阳离子性含氮芳香族杂环的阳离子骨架；Z中的氮原子键合至A1和A2；A1和A2各自独立地表示连接基团；A1和A2各自键合至Z中的氮原子；以及H表示羟基的氢原子。
键合至羟基的取代基可在羟基的氢原子与氮原子之间具有氧化烯结构。
氧化烯结构可以由式(I)或(II)表示：
其中*表示与羟基的氢原子的键合位点；**表示与氮原子的键合位点；a 为1以上且9以下的整数；以及b为1以上且4以下的整数。
结构式(2)中，Z可以包括选自阳离子性咪唑鎓骨架和阳离子性吡啶鎓骨架的至少一种骨架。
具有由结构式(2)表示的结构的阳离子和能够与该阳离子反应的化合物为用于制备具有由结构式(1)表示的结构的树脂的基本材料。由结构式(1)表示的结构表示根据本发明的阳离子和能够与该阳离子反应的化合物反应后的结构。用于本发明的导电层包含具有由结构式(1)表示的结构的树脂和阴离子。
其中Z表示包含阳离子性含氮芳香族杂环的阳离子骨架；A1和A2各自独立地表示连接基团并且键合至Z中的阳离子性含氮芳香族杂环的氮原子；以及B1和B2各自独立地表示羟基的氢原子和能够与羟基的氢原子反应的化合物反应的残基。
B1和B2各自可以包含选自氨基甲酸酯键和醚键的至少一种结构。本发明中，阳离子性有机基团表示由结构式(2)表示的阳离子反应后制备的树脂中包含的结构式(1)中的Z。
式(1)中，连接基团A1和A2可以各自独立地表示氧化烯结构。
氧化烯结构可以为由式(III)或(IV)表示的结构：
其中***表示与残基的键合位点；****表示与氮原子的键合位点；c为1 以上且9以下的整数；以及d为1以上且4以下的整数。
结构式(1)中，Z可以为选自咪唑鎓阳离子(阳离子性咪唑鎓骨架)和吡啶鎓阳离子(阳离子性吡啶鎓骨架)的至少一种阳离子。
结构式(1)中，B1或B2可以包含羟基的氢原子与选自异氰酸酯化合物和三聚氰胺化合物的至少一种化合物反应的残基。
包含具有由结构式(1)表示的结构的树脂的导电层显著提高导电性。本发明人推测以下原因。
首先，本发明人推测导电层的导电性主要取决于阴离子的移动。固定至树脂的阳离子性有机基团Z几乎不移动，而未键合至树脂的阴离子容易移动。此外，看来，阴离子的移动受与具有正电荷的Z的静电相互作用影响。简而言之，如果Z和阴离子具有强的相互作用，阴离子被吸引至固定至树脂的Z 从而几乎不移动，由此降低导电层的导电性。相反，如果Z和阴离子具有弱的相互作用，则阴离子几乎不被吸引至Z，并且容易移动，由此提高导电层的导电性。
本发明人推测，本发明的有利效果通过结构式(1)中Z(包含阳离子性含氮芳香族杂环的阳离子骨架)的种类和键合至A1和A2的Z中包含的原子的种类来实现。将描述这两个参数影响导电层的导电性的详细原因。
首先，将描述Z的种类影响导电性的原因。与Z不是包含阳离子性含氮芳香族杂环的阳离子骨架(其中Z为季铵阳离子或吡咯烷鎓阳离子)的情况不同，如果Z为含氮芳香族杂环阳离子性有机基团(如咪唑鎓阳离子或吡啶鎓阳离子)，则由于共轭使得氮原子上的正电荷从氮原子分布于芳香环上的其它原子。此类分布降低Z与阴离子之间的静电相互作用。看来，降低的静电相互作用使阴离子容易移动以提高导电性。
第二，现在将描述键合至A1和A2的Z中的原子的种类影响导电层的导电性的原因。阳离子通过阳离子和能够与该阳离子反应的化合物的反应固定至树脂，由此作为树脂的一部分引入。在反应后的树脂中，Z经由A1和A2键合至树脂的其它部分(B1、B2和键合至B1和B2的部分)。经由A1和A2键合至Z的树脂的其它部分(B1、B2和键合至B1和B2的部分)导致键合至A1和A2的Z中的原子周围的空间位阻。
如含氮芳香族杂环阳离子等氮原子上具有正电荷的阳离子在氮原子上比在碳或氢原子上具有更大的正电荷密度。为此，氮原子周围产生的空间位阻可防止阴离子接近Z的正电荷。结果，在几乎不受Z束缚的情况下阴离子在导电层中容易移动以提高导电性。
相比之下，如果Z中除氮原子以外的原子键合至A1和A2，则具有较低的正电荷密度的原子(除氮原子以外)周围产生空间位阻，同时具有较高正电荷密度的氮原子周围的空间位阻降低。为此，阴离子被吸引至氮原子从而几乎不移动，由此降低导电层的导电性。
如上所述，Z与阴离子之间的相互作用通过Z的芳香族特性使得氮原子上的正电荷分布于其它原子和具有相对高的正电荷密度的氮原子上产生的空间位阻二者而减弱。结果，阴离子在不被吸引至Z的情况下容易移动，由此降低导电层的导电性。
<离子导电剂>
用于形成导电层的离子导电剂具有阳离子和阴离子。阳离子具有由结构式(2)表示的结构：
其中Z表示包含阳离子性含氮芳香族杂环的阳离子骨架；A1-H和A2-H各自表示键合至羟基的取代基；A1和A2各自键合至Z中的氮原子；以及H为羟基的氢原子。
阳离子骨架可以为任何含氮原子杂环芳香族阳离子。其实例包括咪唑鎓、吡唑鎓(pyrazolium)、吡啶鎓和通过这些阳离子的含氮杂环和一个以上芳香族环的缩合形成的、如苯并咪唑鎓和喹啉鎓等缩合环阳离子。其实例包括如噁唑鎓(oxazolium)、噻唑鎓、苯并噁唑鎓和苯并噻唑鎓等任选地具有一个以上的除氮原子以外的杂原子的阳离子。在这些阳离子中，优选的是获得相对高的导电层的导电性的咪唑鎓阳离子和吡啶鎓阳离子。阳离子骨架可以具有一个以上的不具有羟基的任选的取代基(如具有1-30个碳原子的烃基；如氟、氯、溴和碘等卤素基团；如甲氧基和乙氧基等烷氧基；如酰胺基和氰基等具有杂原子的取代基；以及如三氟甲基等卤代烷基)。
本发明中，键合至羟基的取代基包括烃基或聚亚烷基醚基和羟基，并且羟基的氢原子经由连接基团键合至阳离子骨架。包含于具有羟基的氧原子的连接基团中的烃基为如亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基和亚苯基等具有1-30个碳原子的直链状或环状、饱和或不饱和的烃基，并且可以具有一个以上的如氧原子、氮原子和硫原子等杂原子。烃基还可以具有一个以上的不具有羟基的取代基(如具有1-30个碳原子的烃基；如氟、氯、溴和碘等卤素基团；如甲氧基和乙氧基等烷氧基；如酰胺基和氰基等具有杂原子的取代基；以及如三氟甲基等卤代烷基)。包含于连接基团中的并且包含聚亚烷基醚基团和羟基的氧原子的氧化烯基的实例包括聚(乙二醇)、聚(丙二醇)和聚(四亚甲基二醇)。
作为研究的结果，本发明人发现将羟基的氢原子连接至阳离子骨架的连接基团(A1、A2)从阳离子骨架至羟基的氢原子的最短距离内可以具有10个以下的原子的长度(从阳离子骨架至羟基的最短距离内的9个以下的原子)。例如，如果A1和A2各自由烃基和羟基的氧原子构成并且烃基为壬基，则这些连接基团在从阳离子骨架至羟基的最短距离内具有9个原子。即，该情况下的连接基团具有由式(V)表示的结构：
其中*表示与羟基的氢原子的键合位点；**表示与阳离子骨架的氮原子的键合位点；以及O表示羟基的氧原子。
如果A1和A2各自为聚四亚甲基二醇基团并且重复数为2，则这些连接基团在从阳离子骨架至羟基的最短距离内具有9个原子。
其中*表示与羟基的氢原子的键合位点；**表示与阳离子骨架的氮原子的键合位点；以及键合至*的氧原子为羟基的氧原子。
在从阳离子骨架至羟基的最短距离内具有9个以下的原子的连接基团提高通过与羟基反应的树脂产生的空间位阻，从而阴离子几乎不接近阳离子性有机基团。为此，阴离子容易移动，获得具有高导电性的导电层。
离子导电剂的阴离子的实例包括氟磺酸阴离子、氟代羧酸阴离子、氟磺酰基酰亚胺阴离子、氟磺酰基甲基化物阴离子、氟烷基氟硼酸阴离子、氟烷基氟磷酸阴离子、卤化物离子、羧酸阴离子、磺酸阴离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、六氟砷酸阴离子、六氟锑酸阴离子、二氰胺阴离子、双(草酸)硼酸阴离子、硝酸阴离子和高氯酸阴离子。
氟磺酸阴离子的实例包括三氟甲烷磺酸阴离子、氟代甲烷磺酸阴离子、全氟乙基磺酸阴离子、全氟丙基磺酸阴离子、全氟丁基磺酸阴离子、全氟戊基磺酸阴离子、全氟己基磺酸阴离子和全氟辛基磺酸阴离子。
氟代羧酸阴离子的实例包括三氟乙酸阴离子、全氟丙酸阴离子、全氟丁酸阴离子、全氟戊酸阴离子和全氟己酸阴离子。
氟磺酰基酰亚胺阴离子的实例包括三氟代甲烷磺酰基酰亚胺阴离子、全氟乙基磺酰基酰亚胺阴离子、全氟丙基磺酰基酰亚胺阴离子、全氟丁基磺酰基酰亚胺阴离子、全氟戊基磺酰基酰亚胺阴离子、全氟己基磺酰基酰亚胺阴离子、全氟辛基磺酰基酰亚胺阴离子、氟磺酰基酰亚胺阴离子，以及如环- 六氟丙烷-1,3-双(磺酰基)酰亚胺等环状阴离子。
氟磺酰基甲基化物阴离子的实例包括三氟甲烷磺酰基甲基化物阴离子、全氟乙基磺酰基甲基化物阴离子、全氟丙基磺酰基甲基化物阴离子、全氟丁基磺酰基甲基化物阴离子、全氟戊基磺酰基甲基化物阴离子、全氟己基磺酰基甲基化物阴离子和全氟辛基磺酰基甲基化物阴离子。
氟烷基氟硼酸阴离子的实例包括三氟甲基三氟硼酸阴离子和全氟乙基三氟硼酸阴离子。
氟烷基氟磷酸阴离子的实例包括三-三氟甲基-三氟磷酸阴离子和三-全氟乙基-三氟磷酸阴离子。
卤化物离子的实例包括氟化物离子、氯化物离子、溴化物离子和碘化物离子。
羧酸阴离子的实例包括如乙酸阴离子、丙酸阴离子、丁酸阴离子和己酸阴离子等烷基羧酸阴离子；以及如苯甲酸阴离子等芳香族羧酸阴离子。这些阴离子可以具有选自由以下组成的组的一种以上的取代基：具有1-30个碳原子的烃基，如氟、氯、溴和碘等卤素基团，如甲氧基和乙氧基等烷氧基，如酰胺基和氰基等含杂原子的取代基，以及如三氟甲基等卤代烷基。
磺酸阴离子的实例包括如甲磺酸阴离子和乙磺酸阴离子等烷基磺酸阴离子；以及如苯磺酸和对甲苯磺酸阴离子等芳香族磺酸阴离子。这些阴离子可以用选自由以下组成的组的一个以上的取代基取代：具有1-30个碳原子的烃基，如氟、氯、溴和碘等卤素基团，如甲氧基和乙氧基等烷氧基，如酰胺基和氰基等含杂原子的取代基，以及如三氟甲基等卤代烷基。
在这些阴离子中，用于离子导电剂的优选阴离子为氟磺酸阴离子、氟代羧酸阴离子、氟磺酰基酰亚胺阴离子、氟磺酰基甲基化物阴离子、氟烷基氟硼酸阴离子、氟烷基氟磷酸阴离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、六氟砷酸阴离子、六氟锑酸阴离子、二氰胺阴离子和双(草酸)硼酸阴离子，从而获得高的导电层的导电性。
离子导电剂可以以相对于100质量份导电层为0.01质量份以上且20质量份以下的量配合。0.01质量份以上的量可以获得具有高导电性的导电层。20 质量份以下的量可以获得离子导电剂几乎不渗出的导电层。
<能够与阳离子反应的化合物>
能够与阳离子反应的化合物表示具有两个以上与羟基反应的官能团的化合物。能够与阳离子反应的化合物不仅可以与离子导电剂中的阳离子的羟基反应而且可以与后述多元醇和导电层中的其它化合物中包含的羟基反应。能够与阳离子反应的化合物的实例包括具有异氰酸酯基的异氰酸酯化合物；具有缩水甘油基的环氧化物化合物；以及具有烷氧基、亚氨基和羟甲基的三聚氰胺化合物。异氰酸酯化合物的实例包括如亚乙基二异氰酸酯和1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)等脂肪族多异氰酸酯；如异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、环己烷-1,3-二异氰酸酯和环己烷-1,4-二异氰酸酯等脂环族多异氰酸酯；如 2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯 (MDI)、聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和萘二异氰酸酯等芳香族异氰酸酯；以及其共聚产物、异氰脲酸酯产物、TMP加成物及缩二脲，以及这些的嵌段产物。环氧化物化合物的实例包括如1,4-丁二醇二缩水甘油醚等脂肪族双环氧化物化合物；以及如双酚A二缩水甘油醚等芳香族双环氧化物化合物。可使用的三聚氰胺化合物的实例包括甲基化三聚氰胺、丁基化三聚氰胺、亚氨基三聚氰胺、甲基-丁基混合型三聚氰胺和羟甲基三聚氰胺。
在这些化合物中，如甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯等芳香族异氰酸酯，如甲基化三聚氰胺、丁基化三聚氰胺、亚氨基三聚氰胺、甲基-丁基混合型三聚氰胺和羟甲基三聚氰胺等三聚氰胺化合物是优选的。这些化合物与包含于阳离子中的羟基具有高反应性，从而降低未键合至树脂的阳离子的比率。此类化合物可获得离子导电剂几乎不渗出的导电层。
包含于导电层中的树脂可包括由能够与阳离子反应的化合物和多元醇合成的树脂。多元醇在分子内具有多个羟基，并且羟基和能够与阳离子反应的化合物反应。其实例包括，但应不限于，聚醚多元醇和聚酯多元醇。聚醚多元醇的实例包括聚乙二醇、聚丙二醇和聚四亚甲基二醇。聚酯多元醇的实例包括通过如1,4-丁二醇、3-甲基-1,4-戊二醇和新戊二醇等二醇组分或者如三羟甲基丙烷等三醇组分与如己二酸、邻苯二甲酸酐、对苯二甲酸和六羟基邻苯二甲酸等二羧酸的缩合反应制备的聚酯多元醇。这些聚醚多元醇和聚酯多元醇必要时可以预先以具有通过如2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等异氰酸酯延长的链的预聚物的形式而形成。
导电层可以以不损害本发明的有利效果的量包含除根据本发明的树脂以外的代表性树脂、橡胶材料、配合剂、导电剂、非导电性填料、交联剂和催化剂。可添加任意树脂。其实例包括环氧树脂、聚氨酯树脂、脲醛树脂、酯树脂、酰胺树脂、酰亚胺树脂、酰胺酰亚胺树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、硅酮树脂和氟树脂。橡胶材料的实例包括乙烯-丙烯-二烯共聚橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、硅橡胶、表氯醇橡胶和聚氨酯橡胶。配合剂的实例包括一般用于树脂的填料、软化剂、处理助剂、增粘剂、抗粘剂和发泡剂。导电剂的实例包括炭黑的细颗粒；如铝和铜等导电性金属；以及如导电性氧化锌、导电性氧化锡和导电性氧化钛等导电性金属氧化物。非导电性填料的实例包括二氧化硅、石英、氧化钛和碳酸钙。交联剂的实例包括，但应不限于，四乙氧基硅烷、二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷和二枯基过氧化物。
如果根据本发明的导电层用作电子照相用构件的表面层并且需要作为表面层的表面粗糙度，可以将细颗粒添加至导电层以控制表面粗糙度。特别是用作显影辊的表面层时，用于控制表面粗糙度的细颗粒可具有3-20μm的体积平均粒径以获得有效承载显影剂的显影辊。可以以相对于100质量份导电层的树脂固成分为1-50质量份的量将细颗粒添加至导电层，而不损害本发明的有利效果。用于控制表面粗糙度的可使用的细颗粒为聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸类树脂和酚醛树脂的细颗粒。
导电层可以通过任何方法来形成。其实例包括涂料的喷涂法、浸渍法和辊涂法。日本专利申请特开S57-5047记载了通过从浸渍槽顶部溢流涂料形成导电层的浸渍涂布法。这些简单的方法具有高的生产稳定性。根据本发明的导电层可通过电子照相用构件领域已知的方法形成为图1的 A所示的弹性层3。其实例包括将芯轴和导电层用材料共挤出的方法；以及将导电层形成用液体材料注入包括圆筒状管、设置在所述管的两端以保持芯轴的桥和芯轴的金属模具，并且通过加热使材料固化的方法。
根据本发明的电子照相用构件可用作如充电构件(辊)、显影剂承载构件 (显影辊)、转印构件(辊)和清洁刮板等电子照相用构件。
如果根据本发明的电子照相用构件用作显影设备的显影辊，则显影剂可以为磁性或非磁性的，或者可以为单组分显影剂或双组份显影剂。显影设备可以为非接触型或接触型。
<处理盒、电子照相设备>
图2为示出根据本发明的处理盒的截面图。将作为显影剂承载构件的显影辊16、显影刮板(调色剂控制刮板)21、电子照相感光构件18、清洁刮板26、废调色剂收纳容器25和作为充电构件的充电辊24一体化为图2所示的处理盒 17。处理盒可拆卸地安装至电子照相图像形成设备的主体。显影设备22包括调色剂容器20。调色剂容器20填充有调色剂15。将调色剂容器20中的调色剂通过调色剂供给辊19供给至显影辊16的表面，并且通过显影刮板21在显影辊 16的表面上形成具有预定厚度的调色剂层。
图3为示出包括根据本发明电子照相用构件作为显影辊16(作为显影剂承载构件)的电子照相设备的截面图。图3所示的电子照相设备包括可拆卸地安装至其的显影设备22。显影设备22包括显影辊16、调色剂供给辊19、可收纳调色剂15的调色剂容器20以及显影刮板21。电子照相设备还包括可拆卸地安装至其的处理盒17。处理盒17包括感光构件18、清洁刮板26、废调色剂收纳容器25和充电辊24。仅显影设备22可以可拆卸地安装至电子照相设备，或者显影设备22和处理盒17可以一体化并且可拆卸地安装至电子照相设备。可选择地，可以将显影设备22、感光构件18、清洁刮板26、废调色剂收纳容器 25和充电辊24配置在电子照相设备的主体。即，根据本发明的处理盒可以具有作为充电单元的充电辊24和作为显影单元的显影辊16的至少之一，并且可以可拆卸地安装至电子照相设备的主体。
感光构件18沿箭头方向旋转，并且通过用于使感光构件18带电的充电辊 24而均匀地带电。通过来自用于在感光构件18上书写静电潜像的曝光单元的激光束23在感光构件18的表面上形成静电潜像。通过与感光构件18接触配置的显影设备22将调色剂供给至静电潜像，从而使静电潜像显影以可视化为调色剂图像。
使静电潜像进行反转显影以在曝光部上使调色剂图像显影。将感光构件 18上的可视化调色剂图像通过作为转印构件的转印辊29转印至作为记录介质的纸34。将纸34通过供纸辊35和吸附辊36供给至设备，并且通过环状转印输送带32在感光构件18与转印辊29之间输送。转印输送带32通过从动辊33、驱动辊28和张力辊31被驱动。将电压从偏置电源30施加至转印辊29和吸附辊 36。具有转印其上的调色剂图像的纸34通过定影设备27定影，并且从设备排出。打印操作完成。
未转印至纸34上而残存在感光构件18上的调色剂通过清洁刮板26刮掉，并且收纳在废调色剂收纳容器25中。
显影设备22包括收纳作为单组分显影剂的调色剂15的调色剂容器20，以及沿调色剂容器20的长度方向延伸的开口部配置并且面向感光构件18的作为显影剂承载构件的显影辊16。显影设备22使感光构件18上的静电潜像显影从而可视化。将电压从偏置电源30施加至显影辊16和显影刮板21。
实施例
现在，将详细描述其中根据本发明的导电层用作如图1的 B所示的电子照相用构件1的表面层4的实施例和比较例，但本发明将不限于这些实施例。
(弹性辊D-1的制备)
将底漆(商品名，DY35-051；从Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.可得) 涂布于由SUS304制成的直径为6mm和长度为278.9mm的金属芯，并且在加热至180℃的烘箱内烘焙20分钟，从而制备芯轴。
将芯轴放入金属模具内，并且将含以下材料的加成型硅橡胶组合物注入金属模具的模腔内。
-液体硅橡胶材料(商品名，SE6724A/B；从Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.可得)100质量份
-炭黑(商品名，TOKABLACK#4300；从Tokai Carbon Co.,Ltd.可得) 15 质量份
-作为耐热剂的二氧化硅粉末 0.2质量份
-铂催化剂 0.1质量份
然后，将金属模具加热至150℃15分钟，从而使硅橡胶通过硫化而固化。从金属模具中去除在周面上具有固化硅橡胶层的芯轴，并且在180℃下进一步加热1小时，从而完成硅橡胶层的固化反应。制备包括芯轴和形成于芯轴外周的直径为12mm的硅橡胶弹性层的弹性辊D-1。
(弹性辊D-2的制备)
将由易切削钢制成的长度为252mm和外径为6mm的棒的表面通过无电镀覆而镀有镍。然后，将粘接剂涂布于从棒的两端部除去11mm范围的部分的整个棒(涂布区域的长度：230mm)以制备芯轴。使用导电性热熔融粘接剂。用辊涂机涂布粘接剂。
接着，以以下量用加压捏合机混合以下材料以制备捏合的橡胶组合物A。
-NBR橡胶(商品名：Nipol DN219；由ZEON Corporation可得)100.0质量份
-炭黑(商品名：TOKABLACK#4300；由Tokai Carbon Co.,Ltd.可得)40.0 质量份
-碳酸钙(商品名：NANOX#30；由Maruo Calcium Co.,Ltd.可得)20.0质量份
-硬脂酸(商品名：硬脂酸S；由Kao Corporation可得)1.0质量份，
此外，捏合的橡胶组合物A(166.0质量份)与以以下列出的量的以下材料用开放辊磨机混合以制备未硫化的橡胶组合物。
-硫(商品名：Sulfax 200S；由TSURUMI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD.可得)1.2质量份
-二硫化四苄基秋兰姆(商品名：TBZTD；由Sanshin Chemical Industry Co.,Ltd.可得)4.5质量份
接着，将内径为16.5mm的模头安装至具有芯轴的供给机构和未硫化的橡胶辊的排出机构的十字头挤出机。将挤出机和模头(十字头)的温度调节为 80℃并且将导电性芯轴的输送速度调节为60mm/sec。在该条件下，从挤出机供给未硫化的橡胶组合物以将未硫化的橡胶组合物涂布于十字头内的导电性芯轴上，从而形成弹性层。接着，将芯轴放入170℃的热风硫化炉中，并且加热60分钟。冷却后，通过切割去除弹性层的端部，并且弹性层的表面用旋转磨轮研磨，从而制备位于从轴的中心部朝向各端部90mm的位置直径为 8.4mm和中心部直径为8.5mm的弹性辊D-2。
(表面层的制备)
现在，将描述用于本发明的制备表面层的合成例。
<离子导电剂的合成>
用于本发明的离子导电剂可以例如，通过经由一阶段以上的如 Menschutkin反应等已知的亲核取代反应来制备前体，并且进行已知的离子交换反应来制备。
可使用的亲核试剂的实例包括如咪唑化合物、吡啶化合物、吡唑化合物、噁唑化合物、噻唑化合物、苯并咪唑化合物和喹啉化合物等具有氮原子的亲核化合物。
可使用的亲电子试剂的实例包括其中羟基被取代的卤代烷基化合物。
可用于离子交换反应的碱金属盐的实例包括如氟烷基磺酸锂和氟烷基磺酰基酰亚胺钾盐等含上述本发明的阴离子的碱金属盐。
用于亲核取代反应的亲核试剂和亲电子试剂与用于离子交换反应的碱金属盐的期望组合可通过已知方法的组合来获得目标离子导电剂。现在将描述离子导电剂的合成实例。亲核试剂和亲电子试剂以及用于离子交换反应的碱金属盐显示在表1、2和9中。
(离子导电剂前体P-1的合成)
将搅拌器和四氢呋喃(以下，称为THF，从KANTO CHEMICAL CO.,INC. 可得)(50ml)放入配置有迪姆罗斯冷凝器的茄形烧瓶内。将氢化钠(从KANTO CHEMICAL CO.,INC.可得)(12.5g，0.52mol)分散，并且将茄形烧瓶在冰浴中冷却。将亲核试剂N-1(咪唑，从TokyoChemical Industry Co.,Ltd.可得)(8.94g， 0.13mol)溶解于THF(50ml)中以制备溶液，并且慢慢滴加溶液。去除冰浴，并且将溶液在室温下搅拌2小时。在室温下添加亲电子试剂Q-1(2-溴乙醇，从 Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(41.1g，0.33mmol)，并且使溶液在70℃下加热回流7小时。反应后，将反应液过滤，并且用THF洗掉不溶成分。在减压下蒸出滤液中的溶剂。将产物再溶解于二氯甲烷中，并且将溶液过滤。回收滤液后，在减压下蒸出溶剂。将缩合物用二乙醚洗涤，并且在减压下干燥，从而制备离子导电剂前体P-1(28g)。
表1
表2
(离子导电剂前体P-2、P-7和P-16的合成)
除了将作为原料的亲核试剂和亲电子试剂的种类和配合量如表3所示改变以外，以与离子导电剂前体P-1的合成相同的方式制备离子导电剂前体P-2、 P-7和P-16。
表3
(离子导电剂前体P-3的合成)
将亲核试剂N-1(咪唑，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(6.17g，0.09mol)，亲电子试剂Q-2(2-[2-(2-氯乙氧基)乙氧基]乙醇，从Tokyo Chemical IndustryCo.,Ltd.可得)(23g，0.14mol)，碳酸钾(从KANTO CHEMICAL CO., INC.可得)(25g，0.18mol)，以及丙酮(200ml)放入配置有迪姆罗斯冷凝器的烧瓶中，并且使溶液在65℃加热回流过夜。反应后，将反应液过滤，并且在减压下蒸出滤液中的溶剂。通过硅胶柱层析法(乙酸乙酯)使产物精制以制备含叔铵化的(tertiarized)亲核试剂的化合物。然后将化合物溶解于二氯甲烷(50ml) 中，并且添加亲电子试剂Q-4(4-溴-1-丁醇，从Tokyo ChemicalIndustry Co.,Ltd. 可得)(20.8g，0.14mol)。将溶液在40℃下加热回流18小时。反应后，在减压下蒸出溶剂。将产物用二乙醚洗涤，并且干燥从而制备作为白色粉末的季铵化的(quaternarized)离子导电剂前体P-3。
(离子导电剂前体P-4、P-5和P-6的合成)
除了将作为原料的亲核试剂和亲电子试剂的种类和配合量如表4所示改变以外，以与离子导电剂前体P-3的合成相同的方式制备离子导电剂前体P-4、 P-5和P-6。
表4
(离子导电剂前体P-8的合成)
将蒸馏过的THF(500ml)和2,6-二叔丁基吡啶(从Sigma Aldrich可得)(1g) 放入圆底烧瓶中，并且在氮气气氛下冷却至0℃。随后，添加甲基三氟甲磺酸酯(从TokyoChemical Industry Co.,Ltd.可得)(3.6g，22mmol)作为引发剂。添加亲核试剂N-3(2-甲基苯并咪唑，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(5.87g，44.5mmol)以终止聚合，并且将聚合物在水中和二乙醚中沉淀以精制。将聚合物在减压下干燥，从而制备作为白色粉末的由四亚甲基二醇取代的咪唑。为了使该白色粉末季铵化，将聚合物溶解于二氯甲烷(200ml)中，并且添加亲电子试剂Q-3(6-溴-1-己醇，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(12.1g，67mmol)。将溶液在40℃下加热回流18小时。反应后，在减压下蒸出溶剂。将产物用二乙醚洗涤，并且干燥以制备白色粉末。为了将阴离子交换为氯化物离子，将聚合物在具有分散其中的离子交换树脂Dowex(从 Wako Pure Chemical Industries,Ltd.可得)的甲醇中搅拌2-3小时。离子交换树脂通过过滤而去除，并且干燥以制备季铵化的离子导电剂前体P-8。P-8的阴离子为氯化物离子。
(离子导电剂前体P-9的合成)
除了将亲核试剂N-1(咪唑，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(2.87g，42mmol)，亲电子试剂Q-8(12-溴-1-十二烷醇，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(16.8g，63mmol)用于反应以外，以与离子导电剂前体 P-8相同的方式制备离子导电剂前体P-9。
(离子导电剂前体P-10的合成)
将亲核试剂N-4(2-吡啶乙醇，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(12.0g，0.15mol)溶解于二氯甲烷(200ml)中，并且添加亲电子试剂Q-1(2- 溴乙醇，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(38g，0.3mol)。将溶液在 40℃下加热回流18小时。反应后，在减压下蒸出溶剂。将产物用二乙醚洗涤以制备作为白色粉末的季铵化的离子导电剂前体P-10。
(离子导电剂前体P-11、P-12、P-14的合成)
除了将用于反应的作为原料的亲核试剂和亲电子试剂的种类和配合量如表5所示改变以外，以与离子导电剂前体P-10相同的方式制备离子导电剂前体P-11、P-12和P-14。
表5
(离子导电剂前体P-13的合成)
将蒸馏过的THF(500ml)和2,6-二-叔丁基吡啶(从Sigma Aldrich可得)(1.2g) 放入圆底烧瓶中，并且在惰性气氛下冷却至0℃。随后，添加三氟甲磺酸甲酯(4.92g，30mmol)作为引发剂。添加亲核试剂N-4(2-吡啶乙醇，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(7.3g，59mmol)以终止聚合。将聚合物在水中和二乙醚中沉淀以精制，并且在减压下干燥，从而制备作为白色粉末的由四亚甲基二醇取代的吡啶鎓盐。为了将阴离子交换为氯化物离子，将聚合物在具有分散其中的离子交换树脂Dowex(从Wako Pure Chemical Industries,Ltd. 可得)的甲醇中搅拌2-3小时。离子交换树脂通过过滤而去除，并且干燥以制备季铵化的离子导电剂前体P-13。P-13的阴离子为氯化物离子。
(离子导电剂前体P-15的合成)
将叔丁基二甲基甲硅烷基氯化物与亲电子试剂Q-6(10-溴-1-癸醇，从 TokyoChemical Industry Co.,Ltd.可得)(19g，80mmol)在N,N-二甲基甲酰胺中、在咪唑的存在下、在室温下反应3小时。将产物在乙酸乙酯/水中分液，并且干燥以制备其中羟基被甲硅烷基取代的化合物。将亲核试剂N-7(3-溴吡啶，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(8.55g，54mmol)在惰性气氛下溶解于蒸馏过的THF(400ml)中，并且在干冰/甲醇浴中将溶液冷却至-78℃。随后，慢慢滴加2.6mol/l正丁基锂/己烷溶液(从KANTO CHEMICAL CO.,INC.可得)(23ml，60mmol)，并且搅拌30分钟。随后，慢慢滴加甲硅烷基化的Q-6在 THF中的溶液(50ml)。将溶液在-78℃下反应3小时并在室温下过夜后，将盐酸添加至反应液中，并且在室温下搅拌1小时以脱甲硅烷基。在减压下蒸出溶剂后，将产物用二氯甲烷/水分液，并且干燥以制备作为白色粉末的3-(10- 羟基癸基)吡啶。将该粉末溶解于二氯甲烷(50ml)中，并且添加亲电子试剂 Q-8(12-溴-1-十二烷醇，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(15.8g， 60mmol)以季铵化。将溶液在40℃下加热回流18小时。反应后，在减压下蒸出溶剂。将产物用二乙醚洗涤，并且干燥以制备作为白色粉末的季铵化离子导电剂前体P-15。P-15的阴离子为溴化物离子。
(离子导电剂前体P-17、P-18和P-19的合成)
除了将用于反应的亲核试剂和亲电子试剂如表6所示改变以外，以与离子导电剂前体P-15相同的方式制备离子导电剂前体P-17、P-18和P-19。
表6
(离子导电剂前体P-20的合成)
将迪姆罗斯冷凝器安装至茄形烧瓶。将亲核试剂N-12(二丁胺，从Tokyo ChemicalIndustry Co.,Ltd.可得)(14.5g，0.11mol)和亲电子试剂Q-1(2-溴乙醇，从TokyoChemical Industry Co.,Ltd.可得)(35.5g，0.28mol)溶解于乙腈(200ml) 中，并且添加碳酸钾(69g，0.5mol)。将溶液在90℃的沸点下回流过夜。将反应液用乙酸乙酯/水分液以回收有机层。将溶剂在减压下蒸出以制备作为白色固体的季铵化的离子导电剂前体P-20。前体的阴离子为溴化物离子。
(离子导电剂前体P-21、P-22和P-23的合成)
除了将用于反应的亲核试剂和亲电子试剂如表7所示改变以外，以与离子导电剂前体P-20相同的方式制备离子导电剂前体P-21、P-22和P-23。
表7
(离子导电剂前体P-24的合成)
添加亲核试剂N-16(4,5-二溴咪唑，从Sigma Aldrich可得)(15.5g,73mmol)，亲电子试剂Q-12(1-溴丁烷，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(15.2g， 0.11mol)，碳酸钾(从KANTO CHEMICAL CO.,INC.可得)(27.8g，0.2mol)和丙酮(100ml)，并且在65℃下加热回流过夜。反应后，将反应液过滤。在减压下蒸出滤液中的溶剂，并且通过硅胶柱层析法(乙酸乙酯)使产物精制以制备具有叔铵化的亲核试剂的化合物。随后，将化合物溶解于二氯甲烷(50ml)中。添加亲电子试剂Q-11(碘乙烷，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(17.1g， 0.11mmol)，并且将溶液在40℃下加热回流18小时。反应后，在减压下蒸出溶剂。将产物用二乙醚洗涤以制备作为白色粉末的4,5-二溴乙基丁基咪唑鎓碘化物。随后，将化合物在氮气气氛下溶解于蒸馏过的THF(300ml)中，并且将溶液在干冰/甲醇浴中冷却至-78℃。随后，慢慢滴加2.6M的正丁基锂/己烷溶液(从KANTO CHEMICAL CO.,INC.可得)(80ml)，并且搅拌30分钟。随后，慢慢滴加亲核试剂Q-9(2-溴乙氧基-叔丁基二甲基硅烷，从Sigma Aldrich可得)(52.3g，0.22mmol)在THF中的溶液(100ml)。将溶液在-78℃下反应3小时并且在室温下过夜后，将盐酸添加至反应液中，并且在室温下搅拌1小时以脱甲硅烷基。在减压下蒸出溶剂后，将产物用乙酸乙酯/水分液以制备作为白色粉末的离子导电剂前体P-24。P-24的阴离子为碘化物离子。
(离子导电剂前体P-25、P-26、P-27和P-28的合成)
除了将用于反应的亲核试剂和亲电子试剂如表8所示改变以外，以与离子导电剂前体P-24相同的方式制备离子导电剂前体P-25、P-26、P-27和P-28。离子导电剂前体P-24的合成中的Q-12表示亲电子试剂A、Q-11亲电子试剂B 和Q-9亲电子试剂C。
表8
通过上述方法制备的离子导电剂前体P-1至P-28的阴离子为如氯化物离子和溴化物离子等卤化物离子。为了将这些阴离子交换为目标阴离子，通过以下离子交换反应制备目标离子导电剂。使用的阴离子交换盐列于表9中。
(离子导电剂C-1的合成)
将离子导电剂前体P-1(7.7g，33mmol)溶解于二氯甲烷(50ml)中。添加阴离子交换盐A-1(双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂(bis(trifluoromethane sulfone)imidelithium)，从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.可得)(10.3g， 36mmol)的水溶液，并且搅拌24小时。将溶液分液以获得有机层。将有机层用水分液2次，并且在减压下蒸出二氯甲烷，从而制备具有双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺阴离子的离子导电剂C-1。
表9
(离子导电剂C-2至C-11、C-13至C-30的合成)
除了将用于反应的离子导电剂前体和阴离子离子交换盐的种类和配合量如表10所示改变以外，以与离子导电剂C-1相同的方式制备离子导电剂C-2 至C-11和C-13至C-30。对于离子导电剂C-12，原样使用离子导电剂前体P-11 而不进行离子交换。
表10
离子导电剂C-1至C-8、C-10和C-26至C-28的结构由结构式(3)表示并显示在表11中，离子导电剂C-11至C-17、C-29和C-30的结构由结构式(4)表示并显示在表12中，并且离子导电剂C-9和C-18至C-25的结构由结构式(5)-(13)表示。
表11
表12
结构式(5)中，n为2。
(异氰酸酯基封端的预聚物B-1的合成)
在氮气气氛下，在反应容器的内部温度保持在65℃的同时，将多元醇 F-1(聚(四亚甲基二醇)(商品名：PTMG2000；从Mitsubishi Chemical Corporation可得))(100质量份)逐渐滴加至反应容器中的异氰酸酯D-1聚合的 MDI(商品名：Millionate MR200；从Tosoh Corporation(之前的Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.)可得)(38质量份)中。滴加完成后，使反应在65℃下进行2小时。将反应混合物冷却至室温，并且用甲基乙基酮(MEK)(50质量份)稀释以制备异氰酸酯基封端的预聚物B-1的溶液(异氰酸酯基含量：3.4％)。
(异氰酸酯基封端的预聚物B-2至B-4的合成)
除了将用于反应的异氰酸酯和多元醇的种类和配合量如表13-15所示改变以外，以与异氰酸酯基封端的预聚物B-1相同的方式制备异氰酸酯基封端的预聚物B-2至B-4。
表13
表14
表15
(实施例1)
现在，将描述根据本发明的电子照相用构件的制造方法。
通过搅拌将以下材料混合以制备表面层用材料。
-反应性化合物
异氰酸酯基封端的预聚物B-1 66.4质量份
-多元醇
多元醇E-1(聚(四亚甲基二醇)(从Mitsubishi Chemical Corporation可得))30.6质量份
-离子导电剂
离子导电剂C-1 3.0质量份
-聚氨酯树脂细颗粒(商品名，Art-pearl C-400；从Negami Chemical IndustrialCo.,Ltd.可得)90.0质量份
接着，将甲基乙基酮(以下，称为MEK)添加至该混合物，使得总固成分为30质量％中，并且用砂磨机混合。用MEK将混合物的粘度调节至10-13cps，从而制备表面层形成用涂料。
将上述制备的弹性辊D-1浸渍于表面层形成用涂料中以在弹性辊D-1的弹性层的表面上形成涂料的涂膜。将涂膜干燥。并且将涂膜在160℃下进一步加热1小时以在弹性层的外周形成厚度为15μm的表面层。制得实施例1的电子照相用构件。
表面层中的树脂中包含的由结构式1表示的结构可以通过例如，热解 GC/MS、放出气体分析(EGA-MS)或者FT-IR或NMR分析来确认。
实施例1的表面层用热解设备(商品名：Pyrofoil Sampler JPS-700，从JapanAnalytical Industry Co.,Ltd.可得)和GC/MS设备(商品名：Focus GC/ISQ，从 ThermoFisher Scientific Inc.可得)、在590℃的热解温度下使用氦气作为载气来分析。从获得的碎片峰，确认包含于表面层中的树脂具有由结构式(1)表示的结构。
实施例1由此制备的电子照相用构件作为显影辊(显影剂承载构件)评价以下项目。
[显影辊的电流值的测量]
将显影辊在23℃和45％RH(以下，称为N/N)的环境中放置6小时以上，并且在N/N环境下测量显影辊的电流值。
图4的 A和图 4的 B示出用于显影辊电流值的评价的夹具的示意性构造。导电层的导电性越高(电阻越小)导致在显影辊中流过的电流值越大。为此，可通过测量在施加恒定电压期间显影辊中流过的电流值来评价导电层的导电性。
首先，在图4的 A中，在经由导电性轴承38将4.9N的荷重施加至电子照相用构件1的导电性芯轴2的两端的同时，使直径为40mm的圆柱形金属37旋转并且使作为显影辊的电子照相用构件1跟随圆柱形金属37的旋转以60rpm而旋转。
接着，在图4的 B中，通过高压电源39施加50V的电压，并且测定在圆柱形金属37与地面之间配置的具有已知电阻(比显影辊的电阻低两位数以上)的电阻器两端之间的电位差。电位差用电压表40(从Fluke Corporation可得，189 TRUE RMS MULTIMETER)测定。由电位差和电阻器的电阻，计算经由作为显影辊的电子照相用构件1在圆柱形金属流动的电流。电位差在施加电压2秒后取样3秒，并且将由取样的平均值计算的值定义为显影辊的电流值。
[重影的评价]
接着，将如上所述已预先测定电流值的显影辊在15℃的温度和10％的相对湿度(以下，称为L/L)的环境中放置6小时以上，并且通过以下步骤来评价。
将具有图3所示的构造的作为电子照相设备的激光打印机(商品名： LBP7700C，从Canon Inc.可得)放置在L/L环境中。将实施例中制备的电子照相用构件作为显影辊安装至打印机以评价重影图像。
评价重影图像时，使用黑色调色剂。在A4尺寸纸的前端部打印15mm× 15mm的黑色实心图像，然后在纸的剩余部分打印半色调图像。接着，根据以下重影评价的基准来目视评价对应于显影辊的旋转周期而出现的打印纸中半色调图像部分的浓度不均匀。
(在L/L环境下重影的评价基准)
A：未发现重影
B：非常轻微地发现重影
C：轻微地发现重影
D：显著地发现重影
(实施例8)
现在，将描述根据本发明的另一电子照相用构件的制造方法。
通过搅拌将以下材料混合以制备表面层用材料。
-反应性化合物
反应性化合物R-2(双酚A二缩水甘油醚(从Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.可得))18.0质量份
-多元醇
多元醇E-4(聚乙二醇(从Sanyo Chemical Industries,Ltd.可得))72.0质量份
-离子导电剂
离子导电剂C-8 10.0质量份
-聚氨酯树脂细颗粒(商品名，Art-pearl C-400；从Negami Chemical IndustrialCo.,Ltd.可得)90.0质量份
接着，将甲基乙基酮(以下，称为MEK)添加至该混合物中，使得总固成分为30质量％，并且用砂磨机混合。用MEK将混合物的粘度调节至10-13cps 以制备表面层形成用涂料。
将上述制备的弹性辊D-1浸渍于表面层形成用涂料中以在弹性辊D-1的弹性层的表面上形成涂料的涂膜。将涂膜干燥。将涂膜在180℃下进一步加热2小时以在弹性层的外周形成厚度为15μm的表面层。制得实施例8的电子照相用构件。
(实施例9)
现在，将描述根据本发明的另一电子照相用构件的制造方法。
通过搅拌将以下材料混合以制备表面层用材料。
-反应性化合物
反应性化合物R-3(2,4,6-三[双(甲氧基甲基)氨基]-1,3,5-三嗪(从TokyoChemical Industry Co.,Ltd.可得))15.0质量份
-多元醇
多元醇E-4(聚乙二醇(从Sanyo Chemical Industries,Ltd.可得))82.0质量份
-离子导电剂
离子导电剂C-9 3.0质量份
-聚氨酯树脂细颗粒(商品名，Art-pearl C-400；从Negami Chemical IndustrialCo.,Ltd.可得)90.0质量份
接着，将甲基乙基酮(以下，称为MEK)添加至该混合物中，使得总固成分为30质量％，并且用砂磨机混合。用MEK将混合物的粘度调节至10-13cps 以制备表面层形成用涂料。
将上述制备的弹性辊D-1浸渍于表面层形成用涂料中以在弹性辊D-1的弹性层的表面上形成涂料的涂膜。将涂膜干燥。将涂膜在180℃下进一步加热20分钟以在弹性层的外周形成厚度为15μm的表面层。制得实施例9的电子照相用构件。
(实施例2-7、10-21)
除了将实施例1的表面层用材料，即，反应性化合物、多元醇和离子导电剂如表16-18所示改变以外，以与实施例1相同的方式制备表面层形成用涂料。使用与实施例1、8和9相同量的聚氨酯树脂细颗粒(商品名，Art-pearl C-400；从Negami Chemical IndustrialCo.,Ltd.可得)(90.0质量份)。以与实施例1相同的方式将涂料各自施涂布于弹性辊D-1、干燥并加热，从而制备实施例2-7和 10-21的电子照相用构件。
表16
表17
表18
(比较例1)
作为表面层用材料，即，将离子导电剂C-22(3.0质量份)、异氰酸酯基封端的预聚物B-1(67.0质量份)和聚氨酯树脂细颗粒(商品名，Art-pearl C-400；从Negami ChemicalIndustrial Co.,Ltd.可得)(90.0质量份)通过搅拌与多元醇 E-1(聚(四亚甲基二醇)，从Mitsubishi Chemical Corporation可得)(30.0质量份) 混合。
除此之外，以与实施例1相同的方式制备表面层形成用涂料以制备比较例1的表面层形成用涂料。以与实施例1相同的方式将表面层形成用涂料涂布于弹性辊D-1的硅橡胶弹性层的表面并干燥以形成表面层。制备比较例1的电子照相用构件。
(比较例2-9)
除了将实施例1的表面层用材料，即，用作实施例1的表面层用材料的反应性化合物、多元醇和离子导电剂如表19所示改变以外，以与实施例1相同的方式制备表面层形成用涂料。使用与实施例1相同量的聚氨酯树脂细颗粒 (商品名，Art-pearl C-400；从NegamiChemical Industrial Co.,Ltd.可得)(90.0 质量份)。以与实施例1相同的方式将涂料各自涂布于弹性辊、干燥并加热。从而制备比较例2-9的电子照相用构件。
表19
实施例1-21和比较例1-9中的对显影辊的电流值和重影的评价结果以及树脂和阴离子的构成显示在表20中。
包括包含根据本发明的树脂的表面层的实施例1-21的电子照相用构件获得高品质图像。
特别是，在实施例1-5、8、9、11、12、14和18-21的树脂中，键合至包含在离子导电剂的阳离子中的羟基的取代基具有末端羟基和具有2-8个碳原子的氧化烯结构。包括包含根据本发明树脂的表面层的电子照相用构件具有高导电性从而获得高品质图像。
此外，实施例1-5、8、9、11、12和14中的树脂包含其阳离子具有咪唑鎓结构和吡啶鎓结构之一的离子导电剂。包括包含此类树脂的表面层的电子照相用构件具有特别高的导电性从而获得高品质图像。
相比之下，比较例1-4的树脂不具有离子导电剂中的含氮芳香族杂环阳离子，因此包含此类树脂的电子照相用构件具有低导电性，导致图像缺陷。
比较例5-9的树脂，离子导电剂的阳离子中包含的并键合至羟基的取代基与除阳离子的含氮芳香族杂环的氮原子以外的原子结合。在比较例5-7中，阳离子中的含氮芳香族杂环具有两个以上的氮原子，且键合至羟基的两个取代基中的一个或两个不键合至氮原子。在比较例8至9中，阳离子中的含氮芳香族杂环仅具有一个氮原子，键合至羟基的两个取代基都不键合至氮原子。为此，包含此类树脂的电子照相用构件具有低导电性，导致图像缺陷。
(实施例22)
以与实施例1相同的方式制备表面层形成用涂料。除了用弹性辊D-2代替弹性辊D-1以外，以与实施例1相同的方式将表面层形成用涂料涂布、干燥并加热。制备实施例22的电子照相用构件。
(比较例10)
除了将比较例1的材料用作表面层用材料以外，以与实施例22相同的方式制备比较例10的电子照相用构件。
实施例22和比较例10的电子照相用构件用作充电构件(充电辊)以评价以下项目。
[充电辊的电流值]
将作为充电辊的电子照相用构件在N/N环境下放置6小时以上，并且在 N/N环境下测量充电辊的电流值。
图4的 A和图 4的 B示出用于评价充电辊的电流值的夹具的示意性构造。
如图4的 A所示，在将4.9N的荷重经由导电性轴承38施加至作为充电辊的电子照相用构件1的导电性芯轴2的两端的同时，使直径为30mm的圆柱形金属 37以30rpm旋转并且使作为充电辊的电子照相用构件1跟随圆柱形金属37的旋转而旋转。
接着，在图4的 B中，通过高压电源39施加200V的电压，并且测定圆柱形金属37与地面之间配置的并且具有已知电阻(比充电辊的电阻低两位数以上) 的电阻器的两端之间的电位差。用电压表40(从Fluke Corporation可得，189 TRUE RMS MULTIMETER)测定电位差。由电位差和电阻器的电阻，计算经由作为充电辊的电子照相用构件1在圆柱形金属中流动的电流。电位差从施加电压2秒后取样3秒，并且将由取样平均值计算的值定义为显影辊的电流值。
[具有横条纹的图像的评价]
充电辊的低导电性可表现为细条纹状的半色调图像的浓度不均匀(横条纹)。此类图像称为具有横条纹的图像。导电性越低越可能导致此类具有横条纹的图像。
将实施例中制备的作为充电辊的电子照相用构件各自安装至作为电子照相设备的激光打印机(商品名：LBP7700C，从Canon Inc.可得)。输出半色调图像(分别沿感光构件的旋转方向和旋转方向的垂直方向各具有宽度为1 点且间隔为2点的线的图像)。目视观察打印的图像以评价以细条纹状出现的不均匀浓度(横条纹)。评价结果显示在表21中。根据以下基准评价横条纹。
A：没有产生横条纹。
B：仅图像端部轻微地产生横条纹
C：几乎一半图像显著产生横条纹。
表21
包括包含根据本发明的树脂的表面层的实施例22的电子照相用构件具有高导电性从而获得高品质图像。
相比之下，比较例10的树脂不具有离子导电剂中的含氮芳香族杂环阳离子，因此包含此类树脂的电子照相用构件具有低导电性，导致图像缺陷。
虽然参考示例性实施方案已描述了本发明，但应理解本发明并不局限于公开的示例性实施方案。权利要求书的范围符合最宽泛的解释以涵盖所有此类改进以及等同的结构和功能。
Claims (13)
1.一种电子照相用构件(16；24)，其包括导电性芯轴(2)和导电层(3；4；5)，
其特征在于，所述导电层(3；4；5)包含具有由结构式(1)表示的结构的树脂和阴离子：
其中Z表示包含阳离子性含氮芳香族杂环的阳离子骨架；A1和A2各自独立地表示连接基团并且键合至Z中的所述阳离子性含氮芳香族杂环的氮原子，
条件是，
当所述阳离子性含氮芳香族杂环仅具有一个氮原子时，A1和A2之一键合至所述氮原子，且A1和A2之另一个键合至所述阳离子性含氮芳香族杂环中的碳原子，
且当所述阳离子性含氮芳香族杂环具有两个以上的氮原子时，A1和A2键合至所述阳离子性含氮芳香族杂环中的两个氮原子；以及
B1和B2各自独立地表示羟基的氢原子和能够与所述羟基的所述氢原子反应的化合物反应的残基。
2.根据权利要求1所述的电子照相用构件(16；24)，其中所述连接基团具有氧化烯结构。
3.根据权利要求2所述的电子照相用构件(16；24)，其中所述氧化烯结构为由式(III)或(IV)表示的结构：
其中***表示与所述残基的键合位点；****表示与所述氮原子的键合位点；c为1以上且9以下的整数；以及d为1以上且4以下的整数。
4.根据权利要求1所述的电子照相用构件(16；24)，其中所述结构式(1)中的Z包括选自阳离子性咪唑鎓骨架和阳离子性吡啶鎓骨架中的至少一种骨架。
5.根据权利要求1所述的电子照相用构件(16；24)，其中所述阴离子为选自以下的至少一种阴离子：氟磺酸阴离子、氟代羧酸阴离子、氟磺酰基酰亚胺阴离子、氟磺酰基甲基化物阴离子、氟烷基氟硼酸阴离子、氟烷基氟磷酸阴离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、六氟砷酸阴离子、六氟锑酸阴离子、二氰胺阴离子和双(草酸)硼酸阴离子。
6.根据权利要求1所述的电子照相用构件(16；24)，其中所述结构式(1)中的B1或B2包含羟基的氢原子与选自异氰酸酯化合物、环氧化物化合物和三聚氰胺化合物中的至少一种化合物反应的残基。
7.根据权利要求1所述的电子照相用构件(16；24)，其中
所述树脂由含氮芳香族杂环阳离子和能够与所述含氮芳香族杂环阳离子反应的化合物合成，
所述含氮芳香族杂环阳离子具有两个键合至羟基的取代基，并且
当所述含氮芳香族杂环阳离子中的含氮芳香族杂环仅具有一个氮原子时，一个取代基键合至所述氮原子，且另一个取代基键合至所述含氮芳香族杂环的碳原子，和
当所述含氮芳香族杂环阳离子中的含氮芳香族杂环具有两个以上的氮原子时，取代基键合至所述含氮芳香族杂环中的两个氮原子。
8.根据权利要求7所述的电子照相用构件(16；24)，其中所述键合至羟基的取代基在所述羟基的氢原子与所述氮原子之间具有氧化烯结构。
9.根据权利要求8所述的电子照相用构件(16；24)，其中所述氧化烯结构为由式(I)或(II)表示的结构：
其中*表示与所述羟基的所述氢原子的键合位点；**表示与所述氮原子的键合位点；a为1以上且9以下的整数；以及b为1以上且4以下的整数。
10.根据权利要求7-9任一项所述的电子照相用构件(16；24)，其中所述含氮芳香族杂环阳离子为选自咪唑鎓阳离子和吡啶鎓阳离子中的至少一种阳离子。
11.根据权利要求7-9任一项所述的电子照相用构件(16；24)，其中所述能够与含氮芳香族杂环阳离子反应的化合物为选自异氰酸酯化合物、环氧化物化合物和三聚氰胺化合物中的至少一种化合物。
12.一种处理盒(17)，其可拆卸地安装至电子照相设备的主体并且包括充电构件(24)和显影剂承载构件(16)的至少之一，其特征在于，所述充电构件(24)或所述显影剂承载构件(16)为根据权利要求1-11任一项所述的电子照相用构件(16；24)。
13.一种电子照相设备，其包括电子照相感光构件(18)、充电构件(24)和显影剂承载构件(16)，其特征在于，所述充电构件(24)或所述显影剂承载构件(16)为根据权利要求1-11任一项所述的电子照相用构件(16；24)。
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